【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機金属気相成長装置に関し、特に、サセプタを回転させながら、半導体基板に成膜する有機金属気相成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機金属気相成長装置の一例の斜視図を図４に示す。縦型の有機金属気相成長装置１は、底部を開口したリアクタ２と、その内部に配置し半導体基板３を載置するサセプタ４と、サセプタ４と連接し駆動部（図示せず）により回転動作可能な回転軸５と、原料ガス６など各種ガスをリアクタ２内部に供給するリアクタ２の上部に設けたガス供給孔７と、反応済みガスなどをリアクタ２外部に排気するガス排気孔８と、リアクタ２の底部開口をＯリング（図示せず）を介して密閉するフランジ９と、リアクタ２の外部に配置した電磁誘導の加熱用コイル１０とで構成されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
次に、この有機金属気相成長装置１の使用方法は、先ず、サセプタ４上に半導体基板３を載置する。次に、リアクタ２の底部開口をフランジ９で塞ぎ密閉状態とし、リアクタ２内に不活性ガス（図示せず）を充満させる。次に、加熱用コイル１０でリアクタ２内部を加熱し、予め、設定した温度に達したら、サセプタ４を回転させながら、原料ガス６を供給し、半導体基板３上に結晶を成長させる。所定時間の反応が完了したら、原料ガス６の供給を停止し不活性ガス（図示せず）を供給するとともに、加熱を停止し冷却する。その後、フランジ９とリアクタ２とを離間させ、半導体基板３を取出し成膜が完了する。尚、サセプタ４を回転させるのは、半導体基板３に対して、上方から供給する原料ガス６を、より平均化して、半導体基板３面全体の膜厚や結晶組成の均一性を向上させるためである。このため、サセプタ４は、偏心することなく回転することが望ましいが、図５に示すように、実際には、どうしても若干の偏心（軸の傾き）が生じることは避けられず、定期的なメンテ作業の都度、目視でサセプタ４の振れ具合を見て、これを調整し補正してやる必要があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−３１３２２０号公報 （第３頁００１１〜００１３段落、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の有機金属気相成長装置は、サセプタを回転させて半導体基板面内の成膜品質のばらつきを低減するようにしているが、サセプタの回転時の偏心量を定量的に測定する機能がなく、偏心量を把握する場合、サセプタの振れ具合を側方から目視で観察すると言う官能的な方法で行うため作業者の熟練度に依存しており、調整精度の向上と均一化が要求された。
【０００６】
本発明の目的は、サセプタの回転時の偏心量を定量的に測定できるようにして、サセプタの偏心に対する調整精度を上げ、その結果として、半導体基板に成膜する膜厚や結晶組成の均一性の面内分布を向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機金属気相成長装置は、リアクタ内に原料ガスを供給し、半導体基板を載置したサセプタを回転させながら、半導体基板に成膜する有機金属気相成長装置において、サセプタの回転時の偏心量を測定する偏心量測定部を備えたことを特徴とする有機金属気相成長装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の有機金属気相成長装置の一例の斜視図を図１に示す。尚、図４と同一部分には同一符号を付す。縦型の有機金属気相成長装置１０１は、底部を開口したリアクタ２と、その内部に配置し半導体基板３を載置するサセプタ４と、サセプタ４と連接し駆動部（図示せず）により回転動作可能な回転軸５と、原料ガス６など各種ガスをリアクタ２内部に供給するリアクタ２の上部に設けたガス供給孔７と、反応済みガスなどをリアクタ２外部に排気するガス排気孔８と、リアクタ２の底部開口をＯリング（図示せず）を介して密閉するフランジ９と、リアクタ２の外部に配置した電磁誘導の加熱用コイル１０と、サセプタ４の回転時の偏心量を測定する偏心量測定部１０２とで構成されている。ここで、偏心量測定部１０２は、サセプタ４の表面に設けた目盛１０３と、サセプタ４の表面に例えば、可視レーザ光などのスポット光１０４を照射する光照射部１０５及び照射方向を調整可能な反射ミラー１０６とで構成されている。目盛１０３は、サセプタ４の中心から一定のピッチで同心円状に刻まれた目盛である。
【０００９】
次に、この有機金属気相成長装置１０１の使用方法は、先ず、サセプタ４上に半導体基板３を載置する。次に、リアクタ２の底部開口をフランジ９で塞ぎ密閉状態とし、リアクタ２内に不活性ガス（図示せず）を充満させる。次に、加熱用コイル１０でリアクタ２内部を加熱し、予め、設定した温度に達したら、サセプタ４を回転させながら、原料ガス６を供給し、半導体基板３上に結晶を成長させる。所定時間の反応が完了したら、原料ガス６の供給を停止し不活性ガス（図示せず）を供給するとともに、加熱を停止し冷却する。その後、フランジ９とリアクタ２とを離間させ、半導体基板３を取出し成膜が完了する。尚、サセプタ４を軸中心に回転させるのは、半導体基板３に対して、上方から供給する原料ガス６を、より平均化して、半導体基板３面全体の膜厚や結晶組成の均一性を向上させるためであり、サセプタ４が、偏心することなく回転するように維持することが望ましい。
【００１０】
このため、本装置１０１は、サセプタ４の偏心量を定量的に測定可能な偏心量測定部１０２を備えている。偏心量測定部１０２の使用方法は、図２に示すように、先ず、光照射部から可視レーザ光などのスポット光１０４をサセプタ４の表面に照射する。このとき、照射位置は、反射ミラーで調整して、スポット光１０４が任意の目盛線上を照射する位置にする。そして、サセプタ４をゆっくり回転させながら、スポット光１０４の照射する目盛線を目で追いかけ、サセプタ４が１回転以上する間にスポット光１０４が最大で何目盛、変位するかを読むことで測定する。（図２では２目盛、変位した場合を記載する。）このようにして、サセプタ４の偏心量を定量的に測定し必要に応じて、調整作業を行うようにする。
【００１１】
尚、偏心量測定部１０２は、上記の構成に限るものではなく、サセプタ４の偏心量を定量的に測定できる構成であれば何でもよく、例えば、図３に示すように、サセプタ４にスポット光１０４を照射する光照射部１０５と、その反射光１０４を受光する受光部１０７とで構成し、偏心量の代用特性として、サセプタ４を回転させながら受光する光量の変化でサセプタ４表面の水平に対する傾きレベルを測定するようにしてもよい。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の有機金属気相成長装置によると、サセプタの偏心量を定量的に測定でき、サセプタの偏心に対する調整精度を上げ、その結果として、半導体基板に成膜する膜厚や結晶組成の均一性の面内分布を向上させることができる。偏心量測定部を、サセプタの表面に設けた目盛にスポット光を照射する構成とすると比較的簡単で好適である。また、偏心量測定部は、サセプタの表面にスポット光を照射する光照射部と、その反射光を受光する受光部とで構成し、偏心量の代用特性として、サセプタを回転させながら受光する光量の変化でサセプタの傾きレベルを測定するようにしても比較的簡単でよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機金属気相成長装置の一例の断面斜視図
【図２】本発明の有機金属気相成長装置に具備した偏心量測定部の使用方法の説明図
【図３】本発明の有機金属気相成長装置の他の例の断面斜視図
【図４】従来の有機金属気相成長装置の一例の断面斜視図
【図５】従来の有機金属気相成長装置の課題の説明図
【符号の説明】
１ 従来の有機金属気相成長装置
２ リアクタ
３ 半導体基板
４ サセプタ
５ 回転軸
６ 原料ガス
７ ガス供給孔
８ ガス排気孔
９ フランジ
１０ 加熱用コイル
１０１ 本発明の有機金属気相成長装置
１０２ 偏心量測定部
１０３ 目盛
１０４ スポット光
１０５ 光照射部
１０６ 反射ミラー
１０７ 受光部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal organic chemical vapor deposition apparatus, and more particularly to a metal organic chemical vapor deposition apparatus for forming a film on a semiconductor substrate while rotating a susceptor.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows a perspective view of an example of a conventional metal organic chemical vapor deposition apparatus. The vertical metal-organic vapor phase epitaxy apparatus 1 includes a reactor 2 having an open bottom, a susceptor 4 arranged inside the susceptor 4 for mounting a semiconductor substrate 3, and a susceptor 4 connected to the susceptor 4 and rotated by a driving unit (not shown). An operable rotating shaft 5, a gas supply hole 7 provided at an upper portion of the reactor 2 for supplying various gases such as a source gas 6 to the inside of the reactor 2, and a gas exhaust hole 8 for exhausting the reacted gas and the like to the outside of the reactor 2; A flange 9 for sealing a bottom opening of the reactor 2 via an O-ring (not shown), and a heating coil 10 of electromagnetic induction arranged outside the reactor 2. (For example, refer to Patent Document 1.)
[0003]
Next, in the method of using the metal organic chemical vapor deposition apparatus 1, first, the semiconductor substrate 3 is placed on the susceptor 4. Next, the bottom opening of the reactor 2 is closed with a flange 9 so as to be in a sealed state, and the inside of the reactor 2 is filled with an inert gas (not shown). Next, the inside of the reactor 2 is heated by the heating coil 10, and when the temperature reaches a preset temperature, the source gas 6 is supplied while rotating the susceptor 4 to grow a crystal on the semiconductor substrate 3. When the reaction for a predetermined time is completed, the supply of the raw material gas 6 is stopped to supply an inert gas (not shown), and the heating is stopped to cool. Thereafter, the flange 9 and the reactor 2 are separated from each other, the semiconductor substrate 3 is taken out, and the film formation is completed. The reason why the susceptor 4 is rotated is to improve the uniformity of the film thickness and the crystal composition on the entire surface of the semiconductor substrate 3 by averaging the source gas 6 supplied from above to the semiconductor substrate 3. is there. For this reason, it is desirable that the susceptor 4 be rotated without eccentricity. However, as shown in FIG. Each time the work was performed, it was necessary to visually check the degree of deflection of the susceptor 4 and adjust and correct it.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-4-313220 (Page 3, paragraphs 0011 to 0013, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional metal-organic vapor phase epitaxy apparatuses rotate the susceptor to reduce the variation in film deposition quality in the semiconductor substrate surface, but have no function of quantitatively measuring the amount of eccentricity during rotation of the susceptor. In order to grasp the amount of eccentricity, the degree of eccentricity of the susceptor is visually monitored from the side. .
[0006]
An object of the present invention is to make it possible to quantitatively measure the amount of eccentricity during rotation of the susceptor, to improve the accuracy of adjustment for the eccentricity of the susceptor, and as a result, to achieve uniformity of the film thickness and crystal composition formed on the semiconductor substrate. Is to improve the in-plane distribution.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An organometallic vapor phase epitaxy apparatus of the present invention supplies a raw material gas into a reactor and rotates a susceptor on which a semiconductor substrate is mounted while rotating the susceptor. An organometallic vapor phase epitaxy apparatus comprising an eccentricity measuring unit for measuring the eccentricity of the metal.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a perspective view of an example of the metal organic chemical vapor deposition apparatus of the present invention. The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. The vertical metal organic chemical vapor deposition apparatus 101 includes a reactor 2 having an open bottom, a susceptor 4 disposed inside the susceptor 4 for mounting a semiconductor substrate 3, and a susceptor 4 connected to the susceptor 4 and rotated by a driving unit (not shown). An operable rotating shaft 5, a gas supply hole 7 provided at an upper portion of the reactor 2 for supplying various gases such as a source gas 6 to the inside of the reactor 2, and a gas exhaust hole 8 for exhausting the reacted gas and the like to the outside of the reactor 2; A flange 9 for sealing the bottom opening of the reactor 2 via an O-ring (not shown), an electromagnetic induction heating coil 10 disposed outside the reactor 2, and an eccentric amount of the susceptor 4 during rotation are measured. And an eccentricity measuring unit 102. Here, the eccentricity measuring unit 102 can adjust the scale 103 provided on the surface of the susceptor 4, the light irradiating unit 105 that irradiates the surface of the susceptor 4 with spot light 104 such as visible laser light, and the irradiation direction. And a reflection mirror 106. The scale 103 is a scale that is concentrically carved at a constant pitch from the center of the susceptor 4.
[0009]
Next, in the method of using the metal organic chemical vapor deposition apparatus 101, first, the semiconductor substrate 3 is placed on the susceptor 4. Next, the bottom opening of the reactor 2 is closed with a flange 9 so as to be in a sealed state, and the inside of the reactor 2 is filled with an inert gas (not shown). Next, the inside of the reactor 2 is heated by the heating coil 10, and when the temperature reaches a preset temperature, the source gas 6 is supplied while rotating the susceptor 4 to grow a crystal on the semiconductor substrate 3. When the reaction for a predetermined time is completed, the supply of the raw material gas 6 is stopped to supply an inert gas (not shown), and the heating is stopped to cool. Thereafter, the flange 9 and the reactor 2 are separated from each other, the semiconductor substrate 3 is taken out, and the film formation is completed. The reason why the susceptor 4 is rotated about the axis is that the source gas 6 supplied from above with respect to the semiconductor substrate 3 is further averaged to improve the uniformity of the film thickness and the crystal composition on the entire surface of the semiconductor substrate 3. It is desirable to maintain the susceptor 4 so as to rotate without eccentricity.
[0010]
For this reason, the present apparatus 101 includes an eccentricity measuring unit 102 capable of quantitatively measuring the eccentricity of the susceptor 4. The method of using the eccentricity measuring unit 102 is as shown in FIG. At this time, the irradiation position is adjusted by a reflection mirror so that the spot light 104 irradiates an arbitrary scale line. Then, while slowly rotating the susceptor 4, the graduation line irradiated by the spot light 104 is chased with the eyes, and the maximum scale and displacement of the spot light 104 is read while the susceptor 4 makes one or more rotations. . (FIG. 2 shows a case where the scale is displaced by two scales.) In this way, the amount of eccentricity of the susceptor 4 is quantitatively measured, and an adjustment operation is performed as necessary.
[0011]
The eccentricity measuring unit 102 is not limited to the above configuration, but may be any configuration that can quantitatively measure the eccentricity of the susceptor 4. For example, as shown in FIG. A light irradiating unit 105 for irradiating the susceptor 104 and a light receiving unit 107 for receiving the reflected light 104. As a substitute characteristic of the amount of eccentricity, a change in the amount of light received while rotating the susceptor 4 causes the surface of the susceptor 4 to be horizontal. The inclination level may be measured.
[0012]
【The invention's effect】
According to the metal organic chemical vapor deposition apparatus of the present invention, the amount of eccentricity of the susceptor can be quantitatively measured, the accuracy of adjustment for the eccentricity of the susceptor is increased, and as a result, the uniformity of the film thickness and the crystal composition formed on the semiconductor substrate is improved. Can be improved in-plane distribution. It is relatively simple and preferable that the eccentricity measuring section is configured to irradiate spot light on a scale provided on the surface of the susceptor. The eccentricity measuring unit includes a light irradiating unit that irradiates a spot light onto the surface of the susceptor and a light receiving unit that receives the reflected light. As a substitute characteristic of the eccentricity, the amount of light received while rotating the susceptor is used. It may be relatively simple to measure the inclination level of the susceptor based on the change of.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of an example of a metal organic chemical vapor deposition apparatus of the present invention. FIG. 2 is an explanatory view of a method of using an eccentricity measuring unit provided in the metal organic chemical vapor deposition apparatus of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of another example of the metal organic chemical vapor deposition apparatus of the invention. FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of one example of the conventional metal organic chemical vapor deposition apparatus. Figure [Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 conventional metalorganic vapor phase epitaxy apparatus 2 reactor 3 semiconductor substrate 4 susceptor 5 rotating shaft 6 source gas 7 gas supply hole 8 gas exhaust hole 9 flange 10 heating coil 101 metalorganic vapor phase epitaxy apparatus 102 of the present invention 102 measurement of eccentricity Unit 103 scale 104 spot light 105 light irradiation unit 106 reflecting mirror 107 light receiving unit
